Dendrons phosphorés fluorescents amphiphiles : synthèse, caractérisation, applications en oncologie

Amphiphilic fluorescent phosphorus dendrons : Synthesis, Characterisation, Applications in oncology

• Auteur / Autrice : Jieru Qiu
• Direction : Anne-Marie Caminade, Jean-Pierre Majoral
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Macromoléculaire et Supramoléculaire
• Date : Soutenance le 24/10/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie de Coordination (Toulouse ; 1974-....)
• DOI : 10.70675/5274fed5z11fcz4e7dza3f8zfb95a080d930

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dendrimères

Phosphore

Nanomédecine

Mots clés libres

Dendrimères

Phosphore

Nanomédecine

Dendrimers

Phosphorus

Nanomedecine

Résumé

Les nanotechnologies ont le grand potentiel de révolutionner des technologies classiques variées, dû au développement de nombreux nanodispositifs et ont été intensément étudiées durant la dernière décade. Parmi les nanoparticules utilisées, les dendrimères et dendrons appartiennent à ce ''nano-monde'' en vertu de leur taille nanométrique, qui peut être modifiée à volonté, ainsi que par exemple leur multivalence et leurs charges. A l'intérieur de l'espace dendrimère, les dendrimères phosphorés apparaissent comme étant parmi les systèmes dendritiques les plus utiles, grâce à l'extraordinaire réactivité et adaptabilité de la chimie du phosphore. Dans ce mémoire nous décrivons la synthèse de plusieurs familles de dendrons phosphorés fluorescent amphiphiles potentiellement intéressants dans les domaines des nanomatériaux et de la nanomédecine. L'hexachlorocyclotriphosphazene utilisé comme cœur a été substitué par cinq groupements hydroxybenzaldehyde et un monomère tel que le pyrene ou un dérivé maleimide comme entité fluorescente ou l'azabisdimethylphosphonate comme groupement non fluorescent. Ces dendrons ont été préparés jusqu'à la génération 2 selon une voie divergente. La dernière étape a consisté en un greffage d'aminopyrrolidine ou aminopipéridine, suivi par protonation par HCl des groupements amines cycliques terminaux conduisant à la formation de dendrons phosphorés amphiphiles. La caractérisation physico-chimique a été réalisée par tout un ensemble de techniques : RMN, UV, CMC, diffusion dynamique de la lumière, potentiel zéta, microscopie électronique à transmission, fluorescence, dichroïsme circulaire, thermogravimétrie. L'étape suivante a consisté en l'étude des propriétés biologiques. Leur cytotoxicité a été déterminée en utilisant des tests MTT et Alamar Blue, effectués sur onze lignées cancéreuses ou saines (HL-60, HCT-116, A549, MCF7, PC3, U87, K562, K562R, MCR5, MDA-MB231 and HT-29). Des tests d'hémolyse ont été effectués pour tester l'effet des dendrons sur la membrane des cellules. Leur habilité à s'associer à du matériel génétique tels que les petits ARN interférents (siRNA siBCL-xL) a été mise en évidence par des expériences notamment d'électrophorèse sur gel. L'internalisation de ces associations (dendriplexes) dans les cellules tumorales a été suivie par cytométrie en flux. Dans le but de moduler les propriétés anticancéreuses des dendrons fluorescents amphiphiles, des quantum dots de carbone (CQDs) ont été associés avec les dendrons pyrene en présence d'un agent cytotoxique comme la doxorubicine encapsulée dans les micelles formées par les dendron pyrene et les CQDs. [...]

Nanotechnologies have the high potential to revolutionize various other classical technologies in many fields, due to the development of numerous nanodevice types, and have been intensively studied over the last decade. Among these nanoparticles, dendrimers and dendrons pertain to the ''nano-world'' by virtue of their size. Their nanometric sizes can be tailored as well, for instance, their multivalency and charges. Within the dendrimer space, phosphorus dendrimers and dendrons appear to be among the most useful dendritic systems due to the extraordinary reactivity and versatility of the phosphorus chemistry. In this thesis, we designed several families of original amphiphilic fluorescent phosphorus dendrons with interesting potential in the fields of nanomaterials and nanomedicine. Hexachlorocyclotriphosphazene used as a core was linked with five 4-hydroxybenzaldehyde and one monomer (pyrene and maleimide derivatives as fluorescent monomers and azabisdimethylphosphonate derivatives as non-fluorescent monomer). The dendrons were prepared up to generation 2 by a divergent method. The last step is the grafting of amino pyrrolidine or amino piperidine following by protonation with HCl to get the expected cationic amphiphilic fluorescent phosphorus dendrons. Their physical characterization were evaluated through numerous technics: NMR, UV, critical micelle concentration (CMC), dynamic light scattering (DLS), zeta potential, transmission electron microscopy (TEM), fluorescent spectra, circular dichroism and thermogravimetry. In a next step, the biological properties of the dendrons have been examined. The cytotoxicity of dendrons was determined using MTT test and Alamar Blue assay performed on eleven cells lines including both cancer cells and healthy cells (HL-60, HCT-116, A549, MCF7, PC3, U87, K562, K562R, MCR5, MDA-MB231 and HT-29 cells line). Hemolysis assays were used to test the effect of dendrons on the cell membrane. Their ability to bind genetic material was studied by gel electrophoresis using fluorescein-labeled small interference RNA siBCL-xL. Flow cytometry method was used to study the internalization of dendriplexes into tumor cells. In order to modulate the anticancer properties of the fluorescent dendrons, carbon quantum dots (CQDs) were chosen to conjugate with the pyrene dendrons in the presence of a cytotoxic agent like doxorubicin (DOX), physically loaded into 'micelles'. [...]